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- 微型機電裝置
- 姜岩峰編著圖書
微電子機械系統
微型機電裝置
微電子機械系統（Micro-Electro-Mechanical-Systems, MEMS）是指大小在毫米量級以下，構成單元尺寸在微米、納米量級的可控制的可運動的微型機電裝置，是集成微機構、微感測器、微執行器以及信號處理控制等功能於一體的系統。
各國對微電子機械系統有不同的稱呼，在美國，用Micro-Electro-Mechanical-Systems（縮寫為MEMS）表示，譯為微電子機械系統或微機電系統。在歐洲，用Microsystem Technology（縮寫為MST）表示，譯為微機械技術。在日本，用Micromachine表示，譯為微機械。
微系統建微米/納米技術（/）基礎紀沿技術，微米/納米材料設計、、製造控制技術。械構件、系統、驅件、控系統、系統集整單元微型系統。
微械繫統夠採集、送息指令，夠按照獲取息根據指令採取。微技術微技術（包括硅微、硅微、晶片鍵合技術）合製造藝，製造各優異、價低廉、微型化傳器、執行器、驅動器和微系統。
微械繫統（）近展型科交叉技術，該技術未類產革影響，涉及械、、化、、、、材料科。
微電子機械系統已經被用於汽車氣囊的加速計。它們以較低的成本替換了可靠性低一些的設備，並且承諾能夠根據減速的感覺而且能夠根據所保護人的體積大小來充氣。基本上，一個微電子機械系統設備包含了一塊小矽片晶元上的微電路，一些機械設備像鏡像和感測器被植入其中。潛在的，這種晶元能夠以低成本大量製造，成本效益好。
現在可以使用或者正在研究的微電子機械系統是：
• 能夠被包含在快信包裹中以用來連續追蹤和感覺到在途中處理的包裹的全球定位系統感測器。
• 植入機翼機構中的感測器，這樣機翼能夠感覺氣流並對其作出反應，改變機翼表面阻力；有效的創造出許多微小的副翼。
• 光學開關設備，能夠以億分之二秒的開關速度在不同路徑開關光信號。
• 感測器驅動的製冷制熱系統，能極大地改善節能效果
• 嵌入式感測器的建築支持，可以改變基於大氣壓力感應的材料的適應性
• Saffo區分了感測受動器型微機（他稱為“MEMS”）和包含齒輪、鏡像、電子管和其它部分的微型設備（他稱為“微型機械”）。
事實上，在Feynman演講之前科學家們已經成功地研製出指甲蓋兒大小的電機，然而Feynman認為，這些研究成果在小型化的道路上還很原始、粗糙，尚處於技術初期階段。他的結論是，”在這以後還有更加令人震驚的微小世界“，他設想可以將24卷《大英百科全書》寫在針尖上，要做到這件事只需要將尺寸縮小到1/25000即可。歷史證明了Feynman的卓遠見識，納米科技、MEMS及量子計算和分子自組裝等領域向人們展示了微小世界的巨大潛力。
1987年研製出的微型馬達的原理來自於該演講的思想，因此人們普遍認為MEMS研究的時間起點為1959年。
1962年，微小器件的先驅——第一個硅微壓力感測器問世，它的特徵是用硅膜、壓敏電阻和體硅腐蝕。它是MEMS微感測器的起始點，同時也是MEMS體加工（bulk micromachining）的起始點。
1967年，美國西屋研究實驗室Nathanson等人報道了硅諧振柵晶體管。它的特徵是用靜電激勵起柵振動，它是MEMS執行器的起始點。
1968年，美國Mallory公司Wallis等人報道了硅玻璃靜電鍵合技術，該技術成為後來微感測器封裝的主要技術之一。
1978年，美國IBM的Bassous等人報道了硅微噴嘴。它是MEMS微結構的起點。
1979~1985年，以集成感測器為主要對象的MEMS領域第一次成為熱點。各種新型MEMS加工技術接連出現。
1987~1988年間，一系列關於微機械和微動力學的技術會議召開，MEMS一詞在這些會議中被廣泛採納並逐漸成為一個世界性的學術用語。目前MEMS研究開發主要集中在微感測器、微執行器和微系統三個方面。
MEMS是受集成電路工藝的啟發發展起來的，它具有集成電路的系統的許多優點，同時又集成了多種學科的尖端成果。MEMS具有以下特點：
(1)微型化：MEMS器件小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應時間短；
（2）以硅為主要材料，機械電氣性能優良：硅材料的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度類似鋁，熱傳導率接近鉬和鎢；
（3）可批量生產：用硅微加工工藝在一片矽片上可以同時製造成百上千個微機械部件或完整的MEMS，批量生產可以大大降低生產成本；
（4）集成化：可以把不同功能、不同敏感方向的多個感測器或執行器集成於一體，形成微感測器陣列或微執行器陣列，甚至可以把多種器件集成在一起形成更為複雜的微系統。微感測器、微執行器和IC集成在一起可以製造出高可靠性和高穩定性的MEMS；
(5)多學科交叉：MEMS的製造涉及電子、機械、材料、信息與自動控制、物理、化學、生物等多種學科，同時MEMS也為上述學科的進一步研究和發展提供了有力的工具。
